钢中夹杂物控制原理修订稿
连铸坯夹杂物产生原因分析及改进

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进一、引言连铸是现代钢铁生产中常用的一种工艺。
它可以提高生产效率、降低能耗、改善工作环境、减少劳动强度,因此被广泛应用。
在连铸过程中,一些夹杂物的产生会导致产品质量下降、生产效率降低,并严重影响设备寿命。
如何减少夹杂物的产生,提高产品质量,成为生产中亟需解决的问题。
二、夹杂物产生原因分析1.原料质量不稳定连铸坯的原料主要是钢水,而钢水的质量直接影响夹杂物的产生。
如果原料中含有较多的杂质、氧化物等,就会增加夹杂物的产生几率。
而且,原料的成分不稳定也是引起夹杂物产生的一个因素,一旦成分变化,就容易导致夹杂物出现。
2.连铸设备使用不当连铸设备的使用不当也是夹杂物产生的重要原因。
操作不规范、设备维护不到位、温度控制不稳定等都会导致夹杂物的产生。
当温度过高或过低时,容易使得钢水和坯料中的气体凝固,形成夹杂物。
3.连铸工艺参数不合理连铸过程中,工艺参数的设置直接影响了夹杂物的产生。
如果连铸速度过快或者过慢,结晶器冷却不均匀等,都会导致夹杂物产生。
结晶器振动频率、结晶器倾斜角度、结晶器冷却水温度等参数的选择也会影响夹杂物的产生。
4.人为因素在连铸过程中,人为操作失误也是夹杂物产生的一个主要原因。
操作工不熟练、设备检查不到位等都可能导致夹杂物的产生。
而且,人为因素不可控因素多,所以造成夹杂物的产生很容易。
三、改进措施1.原料质量监控首先要保证原料的质量稳定,及时清洁处理原料,确保原料的成分合理、纯净。
加强对原料的把控,对于原料中可能含有的杂质要及时剔除,确保连铸坯的质量。
2.加强设备维护连铸设备是关键的生产装备,要加强对设备的维护。
定期检查、保养设备,确保设备各项功能正常,减少因为设备问题导致的夹杂物的产生。
3.优化连铸工艺对于工艺参数的设置要进行优化,选择合适的连铸速度、结晶器振动频率、结晶器倾斜角度、结晶器冷却水温度等参数,保证连铸坯的质量。
要对工艺参数进行严格的控制,确保温度、速度等参数的稳定。
夹杂物成分及形态控制

2. SiO2-Al2O3-CaO-MnO 系夹杂 物成分的热力学优化
2.3 SiO2-Al2O3-CaO-MnO 系夹杂物优化 2.3.1 Al2O3 含量对SiO2-Al2O3-CaO-MnO 系夹杂物熔点的 影响 Al2O3 的来源:炼钢过程的加入物,钢液被耐火材料 颗粒玷污。 钢液中溶解铝和溶解氧反应达到平衡时其平衡常数很 低,即便是钢水用无铝合金脱氧,或溶解的铝量很低,夹 杂物中也常常会含有一定量的Al2O3。 可以通过控制加入合金中铝含量和控制渣中Al2O3 含 量来控制钢液中酸溶铝含量的大小。
精炼渣组成对高碳帘线钢钢液平衡铝含量的影响
精炼渣组成对高碳帘线钢钢液钙活度的影响
2)高碳帘线钢在合金化时析出的平衡夹杂 物组成主要决定于钢液中的[Al]s 的含量
当[Al]s<3×10-6 时,平衡夹杂物组成落在锰 铝榴石(M3AS3)范围内。
������ 3)1823K 时当钙和铝同时参与脱氧时, 当[Al]s >22.3×10-6 时钢中只析出Al2O3, 当[Al]s<22.3×10-6, a[Ca]< 1×10−9时钢中 可析出CaO· Al2O3· 2SiO2。
CaO 含量不同时,低于1400℃区域占总相图的百分比
2. SiO2-Al2O3-CaO-MnO 系夹杂 物成分的热力学优化
2.3.3 CaO/Al2O3 对SiO2-Al2O3-CaO-MnO 系夹杂物熔点的影响 随着CaO/Al2O3 比的增加,低熔点区域 是先增加后减少。 CaO/Al2O3 为0.94 时,低熔点区域面 积所占百分比最大,占50%左右。 控制 SiO2-Al2O3-CaO-MnO 系中 CaO/Al2O3 比为1 左右有利于降低夹杂物 的熔点。
炼钢-精炼-连铸钢中夹杂物控制蔡开科

图 3.1 转炉冶炼终点 C-O 关系图 Ⅰ区: [C][O]=0.0027
炉龄<2500 炉 Ⅱ区: [C][O]=0.0031~0.0037
炉龄>2500 炉 处理好溅渣护炉高炉龄与复吹关系,也就是高炉龄与产品质量的矛盾,尤其 是深冲冷轧薄板质量。 (2) 终点温度
9
终点氧含量(ppm)
1800 1600 1400
炼钢-精炼-连铸钢中夹杂物控制
蔡开科 孙彦辉 倪有金 北京科技大学
冶金与生态工程学院 2008 年 9 月
1
目录
1 前言 2 洁净钢概念 3 转炉终点氧活度的控制 4 脱氧和夹杂物的控制 5 浇注过程中的二次氧化产物的控制 6 连铸坯中的夹杂物 7 炼钢生产过程中夹杂物控制对策 8 结语
2
1前 言
T[O]<20ppm 单个 D<13μm 链状 D<200μm
防薄板表面线状缺 陷
防飞边裂纹 防止图象浸蚀
防冷拔断裂 增加疲劳寿命
酸气腐蚀
断裂
5
备注:D 指夹杂物直径
钢中夹杂物对钢质量的影响:
钢的清洁度与产品制造和使用过程中所出现的众多缺陷密切相关,一些厂家 对某些高纯度钢种发生缺陷所作的调查如表 4 所示,可以看出钢中的夹杂物尤其 是大颗粒夹杂物是引起产品缺陷的主要原因。
钢包脱氧合金化后: T[O] = [O]溶+[O]夹 对于 Al-K 钢: [Al]S=0.02-0.05%,[O]溶=4-8ppm(图 4.2),如在连铸坯中测定 T[O]=20ppm, 则说明除[O]溶外,氧化物夹杂[O]夹为 12-18ppm,这说明钢中很干净了。
IF钢中成分及夹杂物的过程控制研究共3篇

IF钢中成分及夹杂物的过程控制研究共3篇IF钢中成分及夹杂物的过程控制研究1IF钢中成分及夹杂物的过程控制研究随着现代工业的不断发展,对于钢材的品质要求也越来越高。
IF钢作为一种特殊优质钢种,其在汽车、家电、建筑等领域广泛应用。
然而,IF钢中夹杂物会影响钢材的力学性能、表面和内部质量,对其材料性能和应用价值产生极大影响。
因此,如何控制IF钢中的成分和夹杂物,是IF钢制造过程中需要解决的关键问题。
IF钢是一种采用低碳、低硫、低磷的残余奥氏体钢种。
在IF钢的制造过程中,控制钢水中的成分含量是非常重要的。
其中,C、S、P元素含量对于钢材的机械性能有着重要的影响。
C元素的含量要保证适当,通常控制在0.04%-0.08%范围内,过高或过低都会使得机械性能发生损伤。
S元素含量应控制在0.005%-0.010%范围内,过高会促使烧坏电极,导致钢中夹杂物增加。
P元素含量控制在0.002%-0.005%范围内,为了降低钢中的气体夹杂物,通常采用钙处理剂进行熔炼。
除了需要控制IF钢中的成分含量,还需要控制钢中的夹杂物。
夹杂物是影响钢材力学性能的主要因素之一。
铜、锰、磷、铝等元素是最常见的夹杂物,它们的形态主要分为气体夹杂物、夹杂物、硅线夹杂物。
其中,气体夹杂物是采用真空熔炼来达到控制的。
夹杂物控制主要采用铝剂、钝化剂来控制,将夹杂物和夹杂物粒子分散固溶。
夹杂物控制涉及到工艺流程中的温度、时间、气氛等多个因素。
其中,温度是控制夹杂物形成和发展的最主要因素。
在熔炼过程中,温度不稳定会导致夹杂物粗化、合并,影响到产品的质量。
时间是影响夹杂物生成的另一个因素。
时间越长,夹杂物的净化越好,但同时也会增加钢材的消耗和制造成本,因此需要在时间与效果之间做出平衡。
气氛对于夹杂物的控制也是至关重要的。
在IF钢制造过程中,要求钢水在加工过程中不氧化,因此需要高纯氧化铝和氮气配制的高保护因素。
总而言之,IF钢中成分及夹杂物的过程控制是IF钢提高品质的关键。
弹簧钢生产中的夹杂物控制

K Y R S r g e, ui cnrl f i e pr , nay in E WO D s i s li l o ot , g p et s odr r n g p n t n s n o a u r y e e c t o c e i f
2A + [ 〕 I 〔 ] 30 =A:。 [I 0.
△n 1 0 0 G =一 2200十 363 ] Jm l 7 8 T》 / o ( )
12 K时按反应() 9析出的夹杂物组成 83 7一() 与 钢液中 钙和铝浓度或活度的关系见图2
23 合余化后钢中的残钥含量L . , ]
△O =一 57 0一 3 G 0 48了 ’
区 域析出 单体顺粒比 较大的A2: 1 0 夹杂物是不可避 免的。 根据数模预测川, 有效去除5 户 为了 。 m以下的 A:, I 夹杂, 0 最佳的吹氢气泡尺寸应分布在 。5 . ̄2 m m之间。 前的L 精炼条件下, 在目 F 透气砖底吹氢 产生的气泡尺寸在 1 ̄2 m 。因此, 0 0 m 在钢包精炼 过程中 大量地去除粒径小于5 尸 。 m的A刃, I 夹杂是 十分困难的【 J 川。 本研究工作旨 在使夹杂物无害化, 即使夹杂物 细化和软化。 具体措施是通过合金化控制和二次精 炼控制, 使钢中强脱氧元素的含量控制在适宜范围,
以使析出的夹杂物在热轧温度下具有塑性。首先在
Jm l() /o 2
Jmo / l () 3
Zn 。 5 〔+仁1一5 : +2 〕 MO, 〕 1‘ 0: [ 〕 Mn 12 K时反应() 83 3的平衡常数犬 湘为: 二n
钢中夹杂物得去除与控制

钢中夹杂物去除与控制刘金刚 刘浏(钢铁研究总院冶金工艺研究所,北京100081)摘要:通过对钢包—中间包—结晶器中不同环节中的去除夹杂物的不同手段进行综合分析,得到各环节中间包均应保护浇注和防止卷渣卷气,中间包应具有合理的结构(上下挡墙、湍流抑制器、旋涡抑制器)以得到合理的流场;利用钢包注流的剪切破碎作用在中间包中生成的小气泡、中间包气幕挡墙和电磁搅拌离心流动可以有效去除钢水中夹杂物;电磁制动技术日趋成熟但其能耗较大,因此可以发展低能耗的中间包真空浇注对结晶器液面波动进行抑制。
电磁搅拌和电磁连铸有利于改善铸坯的内部质量和防止振痕的产生。
关键词:中间包夹杂物去除控制Inclusions Removal and Control in the Steel MeltLiu Jingang Liu Liu(CISRI, Beijing 100081)Abstract: Through synthetic analysis of various methods to remove inclusions during ladle-tundish-mold processes, it was found that using protective casting, avoiding gas and slag wrapping are important measures for clean steel production. The structure of the tundish should be reasonable, (dam, weir; turbulence inhibitor; vertex inhibitor) in order to get a preferred flow pattern. It could also utilize the shear flow from ladle to tundish to form small gas bubbles, utilize gas bubble curtain and electromagnetic stirring caused centrifugal flow to remove inclusions from steel melt. Electromagnetic braking technology is gradually raped but it was very energy consumed, thus it could develop low energy consumption vacuum tundish casting technology to control the fluctuation of melt surface in mold. Electromagnetic stirring is good for improving inner quality of slab and preventing the oscillation marks formation.Keywords: tundish, inclusion, remove, control二○○三年我国钢产量已达到2.7亿吨,但由于质量问题一些高品质钢材仍需进口,这已经成为我国钢铁工业发展的障碍,影响我国钢铁产品走向世界。
不锈钢中夹杂物控制综述

不锈钢中夹杂物的成分、形态、尺寸以及分布 直接影响着产品的工艺性能,甚至直接导致各种类 型的缺陷,不锈钢中大多数夹杂物产生于脱氧过 程[1]。大尺 寸 的 Al2 O3 夹 杂 物 容 易 引 起 水 口 堵 塞[2],影响连铸生产顺行。细小 Al2 O3 夹杂物可引 起的抛光后“点状”缺陷[3],产品质量不能满足用 户加工使用的需求。高熔点和高硬度镁铝尖晶石 ( MgAl2 O4 ) 夹杂物会引起裂纹,导致产品失效[4]。 钙处理时间不充分时,较大尺寸的钙铝酸盐夹杂物 轧制后仍有不变形的镁铝尖晶石夹杂物的核心,导 致冷轧产品表面线鳞状缺陷[5]。硅酸盐夹杂物难 以从钢液中去除,需要更长的精炼时间。含钛铁素 体不锈钢中网状 TiN 夹杂物[6]、TiO2 夹杂物[7]和 CaTiO3 夹杂物[8]引起水口结瘤或结晶器“结鱼”
2. 1 铝基脱氧不锈钢中夹杂物的改性
铝基脱氧不锈钢中夹杂物改性的思路是: 通 过铝极强的脱氧能力,很容易将不锈钢中的溶解 氧降低到很低的水平,同时生成大量危害较大的 Al2 O3 夹杂物,然后再通过钙处理尽可能将其改 性为液态钙铝酸盐夹杂物,促进其长大上浮去除, 同时,防止堵塞水口,减小其对不锈钢材的危害。 即铝脱氧生产的不锈钢虽然可能存在一些危害较 大的未完全改性氧化铝夹杂物,但结块、结壳或冷皮) 导致不锈钢中板、薄板表面 易产生大量缺陷。同时,不锈钢中夹杂物的合理控 制和利用也可以细化铸坯凝固组织,提升产品质 量。因此,夹杂物的合理控制是高品质不锈钢生产 的重中之重。本文对前人在不锈钢中夹杂物的控 制方面所做的工作包括不锈钢中夹杂物的生成、变 性和利用等方面进行了综合阐述。
2014 年 2 月 第 30 卷 第 1 期
炼钢 Steelmaking
Feb. 2014 Vol. 30 No. 1 ·71·
钢中夹杂物控制原理

钢中夹杂物控制原理钢中氧的存在形式T[O]=[O]溶+[O]夹(1)转炉吹炼终点:[O]夹=>0,T[O]→[O]溶=200~1000ppm[O]溶决定于:l 钢中[C],转炉吹炼终点钢中[C]与a[O] 关系如图l 渣中(FeO);l 钢水温度。
1 顶底复吹转炉炉龄C–Fe的选择性氧化平衡点根据式[C] + [O] = {CO} (1) lg (Pco/ac* [%O])= 1149/T–2.002以及反应[Fe] + [O] = (FeO)(2) lg aFeo/[%O] = 6317/T – 2.739得到反应(FeO)+ [C] = [Fe] + {CO} (3) lg (Pco/ac* aFeo)= –5170/T+4.736 结论钢液中C-Fe的选择性氧化平衡点为[C]=0.035%,也就是说终点[C] < 0.035%时,钢水的过氧化比较严重。
图1-1的统计数据也说明了这点。
同时由式(1)可以求出此时熔池中的平衡氧含量为740ppm。
理论分析1)终点[C]-[O]关系1) 当终点[C]<0.04%时钢水的终点氧含量较高2) 当终点[C]在0.02~0.04%范围时,有些炉次钢水氧波动在平衡曲线附近(区域Ⅰ)有些炉次钢水氧含量则远离平衡曲线(区域Ⅱ),说明在该区域钢水过氧化严重。
2)温度对氧含量的影响在终点[C] = 0.025~0.04%时,终点氧含量虽然较分散,但总的趋势是随着终点温度的升高,终点氧基本呈上升趋势。
1620℃~1680℃之间,氧含量总体水平较低,平均为702ppm ,该范围的炉次共占总炉次的30%左右;出钢温度大于1680℃时,终点钢水氧含量有明显的升高趋势,平均为972ppm ,占总炉次的70%左右。
3)终渣氧化性对终点氧的影响20040060080010001200140016001800160016201640166016801700172017401760终点温度(℃)终点氧含量(p p m )终点[0]0200400600800100012001400160018001214161820222426炉渣中(FeO+MnO)的含量(%)终点氧含量(p p m )终点[0]1416182022242600.020.040.060.080.10.12终点碳含量(%)渣中(F e O +M n O )含量 %MnO+FeO渣中(FeO+MnO )增加,终点[O]有增加趋势;终点[C]<0.04%,渣中(FeO+MnO )增加且波动较大,说明此时吹氧脱碳是比较困难的,而铁则被大量氧化。
连铸坯夹杂物产生原因分析及改进

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进一、前言钢铁行业是国家的重点行业之一,也是我国现代化工业体系中必不可少的组成部分。
在钢铁生产中,连铸坯夹杂物是生产中常见的一种问题,它不仅影响钢铁产品的质量和性能,而且还会影响到钢铁企业的市场竞争力,并且也会对生产工艺和设备带来较大的危害。
因此,本文从夹杂物的产生原因分析入手,提出针对性的改进措施,以期能够实现减少夹杂物的产生,提高钢铁产品的品质和市场竞争力。
1.原料方面(1)铁水成分不合理铁水的化学成分对夹杂物的形成有着直接的影响。
当铁水中的硫和氧含量较高时,会使得夹杂物形成热力学不稳定的化合物,导致夹杂物的生成率增加。
因此,合理调整铁水成分是减少夹杂物的有效手段。
(2)加入回炉钢水回炉钢水存在着大量的夹杂物,加入回炉钢水后容易造成夹杂物的增加。
因此,在使用回炉钢水时,需要对其进行充分的处理,避免夹杂物对生产造成影响。
2.炉前工艺方面(1)除氧不彻底如果除氧不彻底,发生端氧化反应的概率将会增加,这些端氧化物在晶界聚合后,就会形成一些夹杂物,进而影响到钢铁产品的品质。
(2)炉前脱硫不充分脱硫不充分是夹杂物的主要原因之一。
硫含量过高会导致液体中形成热力学不稳定的化合物,从而增加夹杂物生成的概率。
(1)结晶器结垢结晶器结垢是一种容易形成夹杂物的主要原因之一,结晶器结垢可能导致夹杂物在结晶器内的增加,也可能造成连铸过程中的阻塞。
(2)二次冷却水质量不佳二次冷却水质量不佳,可能会导致管路和夹层产生生锈和腐蚀,从而影响到液流的速度和流动性,进而影响到夹杂物的生成和清除。
三、夹杂物产生改进措施1.加强原料控制合理调整铁水成分,同时避免使用过多回炉钢水,要求回炉钢水进行充分的处理。
加强炉前脱硫,确保除氧彻底,减少端氧化物的产生,同时也要对炉前工艺进行严密的监控。
3.优化连铸工艺保证结晶器的清洁,并对二次冷却水质量进行严格监督和控制,及时更换和维护设备。
加强工艺操作人员的培训和管理,保证工艺稳定可靠,减少人为失误的概率。
炼钢过程中夹杂物的生成与控制

炼钢过程中夹杂物的生成与控制炼钢是一种重要的工业生产过程,其主要目的是通过将炉料(如铁矿石和废钢铁)放入高温高压的熔炉中,使其与还原剂反应产生炉渣和钢水。
在炼钢过程中,夹杂物是不可避免的产物,但若不控制好夹杂物的生成和处理,将会对钢材的性能造成影响。
一、夹杂物的生成1. 炼钢原料中的夹杂物在炼钢过程中,钢铁厂使用的原料炉料中也含有很多夹杂物。
铁矿石中可能含有磁铁矿(Fe3O4)、方铅矿(PbS)、非磁性氧化铁等难以还原的杂质,在还原反应中难以完全还原,会留下大量夹杂物。
还有一些废钢铁,其表面可能覆盖着石灰、尘土、油脂等污物,这些污物也会在钢水中成为夹杂物。
2. 熔炼反应中的夹杂物熔炼反应中,通常需要加入气体(如氧气、氮气、煤气等)和其他物质来促进反应的进行。
在炉内加氧气时,由于气流不稳定、温度较高等因素的影响,很容易将炉外的氧气和空气带进熔池内,形成气泡。
这些气泡在熔池中翻滚,不断向上升腾,并带走了一些夹杂物。
同时,由于熔池中的温度较高,很容易与炉壁和炉料发生接触,将其熔化并带进熔池中,也会形成夹杂物。
3. 结晶过程中的夹杂物在冷却结晶的过程中,由于钢水在温度、浓度和结构等方面的变化,也会产生一些夹杂物。
比如说,当钢水流经炉铁水口时,由于温度急剧下降,容易出现结晶,从而使炉渣、氧化膜、炉渣酸性物质等固体杂质一起形成夹杂物。
二、夹杂物的控制方法1. 提高原料炉料的质量钢铁厂应该选择优质炉料作为原料炉料,减少夹杂物的含量。
同时,还要在熔炼过程中掌握好炉料的添加量和时间,避免在钢水中形成夹杂物。
2. 控制还原反应通过控制熔炼反应的强度和时间,可以减少因反应不充分而产生的夹杂物。
此外,还可以在熔池中加入一定量的草酸钡等物质,使其转化为气态物质,从而带走气体,减少夹杂物的含量。
3. 控制冷却速度在炉外输送钢水时,要注意控制输送速度和冷却速度,避免钢水与空气接触时间过长,从而减少氧化膜和炉渣等物质的形成。
在钢水过程中应当尽量避免在冷却过程中结晶,可以采用一定的技术手段,如增加钢水的流动性、提高冷却速度等方法,避免夹杂物的形成。
钢中氧化物夹杂的来源及控制
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钢中氧化物夹杂的来源及控制江苏科技大学冶金与材料学院摘要简述了钢中氧化物夹杂的种类、来源和控制方法,加铝脱氧工艺析出的一次脱氧产物的去除方法是解决问题的主要方法。
对于对氧含量要求高的钢种,加入变性剂使氧化物夹杂改性是必要手段。
关键词氧化物夹杂深脱氧吹氩变性剂随着科学技术的进步,各行各业对钢材性能和质量的要求越来越高。
纯净钢的市场需求不断增加,关于纯净钢生产技术的研究也越来越深入[1]。
其研究主要包括两方面内容:一是提高钢的纯净度,二是严格控制钢中非金属夹杂物的数量和形态。
而非金属夹杂物中,氧化物夹杂是最主要的部分,其分类如图1所示[2]。
简单氧化物有FeO, Fe2O3 , MnO, SiO2 , Al2O3 , MgO和Cu2 O 等。
在铸钢中, 当用硅铁或铝进行脱氧时, SiO2和Al2 O3夹杂比较常见。
A l2O3在钢中常常以球形聚集呈颗粒状成串分布。
复杂氧化物, 包括尖晶石类夹杂物和各种钙的铝酸盐等,以及钙的铝酸盐。
硅酸盐夹杂也属于复杂氧化物夹杂,有2FeO · SiO2 ( 铁硅酸盐) 、2MnO · SiO2 ( 锰硅酸盐) 和CaO · SiO2 ( 钙硅酸盐) 等。
这类夹杂物在钢的凝固过程中, 由于冷却速度较快, 某些液态的硅酸盐来不及结晶, 其全部或部分以玻璃态的形式保存于钢中[2]。
明确氧化物夹杂的来源并探讨其控制方法对于二次精炼以及纯净钢冶炼来说十分重要。
图1 氧化物夹杂的分类1 氧化物夹杂的危害钢中O与Ai、Si、Cr、Mn、Fe等元素反应,可形成Al2O3 、SiO2、Cr2O3、MnO、Fe2O3、FeO氧化物和FeO·Cr2O3等复杂氧化物夹杂。
钢中氧化物和硅酸盐的存在,破坏了钢基体的连续性并导致了应力集中,从而降低了钢的塑性、韧性和抗疲劳性能。
一方面增强钢的力学性能的方向性使横向性能恶化;另一方面使钢的切削加工性能下降, 而且很难抛光。
钢中硫化铁夹杂物析出原理_概述说明以及解释

钢中硫化铁夹杂物析出原理概述说明以及解释1. 引言1.1 概述在现代钢铁冶炼过程中,硫化铁夹杂物的析出对于钢材的质量和性能具有重要影响。
硫化铁夹杂物是由于钢中含有过多的硫元素而形成的一种微观结构,在钢材中分布不均匀,并且会导致钢材在使用过程中出现脆化、断裂等问题。
因此,深入研究硫化铁夹杂物析出原理及其相应的控制技术具有重要的理论和实际意义。
1.2 文章结构本文将围绕硫化铁夹杂物析出原理展开全面系统的阐述。
首先,我们将介绍硫化铁夹杂物的含义和特点,探讨其在钢铁材料中的重要作用。
然后,我们将概述硫化铁夹杂物析出原理,并解释其形成与演变机制。
进一步地,我们将介绍并分析影响硫化铁夹杂物析出过程的关键因素,从实验方法与表征手段上进行详细说明。
最后,我们将总结当前已取得的研究成果,并提出未来研究的方向与展望。
1.3 目的本文旨在深入探讨钢中硫化铁夹杂物析出原理,全面了解其形成机理和影响因素。
通过研究不同的控制技术和措施,实现对硫化铁夹杂物的有效控制,以提高钢材的质量和性能。
为此,我们将介绍当前已有的相关研究工作,并总结实践中所取得的成果。
同时,本文还将对未来的研究方向进行展望,为进一步深入研究该领域提供参考。
以上是“1. 引言”部分内容,请根据此内容撰写文章。
2. 钢中硫化铁夹杂物析出原理2.1 硫化铁夹杂物的含义和特点在钢中,硫化铁是一种常见的夹杂物。
硫化铁夹杂物指的是由铁与硫元素结合形成的硫化铁晶体,通常呈现出片状、条状或球状的形态。
这些夹杂物在钢中存在的主要原因是来自于原材料中的硫元素和工艺过程中的硫污染。
2.2 析出原理的概述硫化铁夹杂物析出是指在钢水冷却过程中,由于温度下降和相应成分变化,导致溶解在钢中的硫与其他元素结合生成硫化物并析出。
当钢水冷却至一定温度时,其中所含的溶解性硫会与流动态产生相互作用,并进而促使以二聚、多聚体形态析出出来。
这些形成的固相颗粒就是我们所说的硫化铁夹杂物。
2.3 解释硫化铁夹杂物析出影响因素造成钢中硫化铁夹杂物析出量和分布情况的因素有很多。
钢中夹杂物控制原理

钢中夹杂物控制原理钢中氧的存在形式T[O]=[O]溶+[O]夹(1)转炉吹炼终点:[O]夹=>0,T[O]→[O]溶=200~1000ppm[O]溶决定于:l 钢中[C],转炉吹炼终点钢中[C]与a[O] 关系如图l 渣中(FeO);l 钢水温度。
1 顶底复吹转炉炉龄C–Fe的选择性氧化平衡点根据式[C] + [O] = {CO} (1) lg (Pco/ac* [%O])= 1149/T–2.002以及反应[Fe] + [O] = (FeO)(2) lg aFeo/[%O] = 6317/T – 2.739得到反应(FeO)+ [C] = [Fe] + {CO} (3) lg (Pco/ac* aFeo)= –5170/T+4.736 结论钢液中C-Fe的选择性氧化平衡点为[C]=0.035%,也就是说终点[C] < 0.035%时,钢水的过氧化比较严重。
图1-1的统计数据也说明了这点。
同时由式(1)可以求出此时熔池中的平衡氧含量为740ppm。
理论分析1)终点[C]-[O]关系1) 当终点[C]<0.04%时钢水的终点氧含量较高2) 当终点[C]在0.02~0.04%范围时,有些炉次钢水氧波动在平衡曲线附近(区域Ⅰ)有些炉次钢水氧含量则远离平衡曲线(区域Ⅱ),说明在该区域钢水过氧化严重。
2)温度对氧含量的影响在终点[C] = 0.025~0.04%时,终点氧含量虽然较分散,但总的趋势是随着终点温度的升高,终点氧基本呈上升趋势。
1620℃~1680℃之间,氧含量总体水平较低,平均为702ppm ,该范围的炉次共占总炉次的30%左右;出钢温度大于1680℃时,终点钢水氧含量有明显的升高趋势,平均为972ppm ,占总炉次的70%左右。
3)终渣氧化性对终点氧的影响20040060080010001200140016001800160016201640166016801700172017401760终点温度(℃)终点氧含量(p p m )终点[0]0200400600800100012001400160018001214161820222426炉渣中(FeO+MnO)的含量(%)终点氧含量(p p m )终点[0]1416182022242600.020.040.060.080.10.12终点碳含量(%)渣中(F e O +M n O )含量 %MnO+FeO渣中(FeO+MnO )增加,终点[O]有增加趋势;终点[C]<0.04%,渣中(FeO+MnO )增加且波动较大,说明此时吹氧脱碳是比较困难的,而铁则被大量氧化。
钢中非金属夹杂物的起源和控制
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钢中非金属夹杂物的起源和控制摘要:非金属夹杂物对钢的许多性能起着极为重要的作用,影响钢铁产品的加工和使用,在本文中,展示最新的非金属夹杂的起源和分类,概述近几十年来对此研究做的大量工作。
本文包括夹杂形成的动力学条件和目前冶炼条件对夹杂的成分、数量和尺寸分布变化的影响,夹杂物变性的研究钢种包括子午线钢丝、弹簧钢和轴承钢等,得到所希望的夹杂物尺寸和形态,也要同时防止连铸水口絮流堵塞。
随着显微电镜发展已经能够将夹杂分布特征给充分展现出来了,在夹杂物工程中也讨论了具有应用前景的“氧化物冶金”这个领域,最后简要阐明了夹杂的特性改进和定量分析的难度。
在过去几十年来,钢中夹杂物的控制发展进步明显,这是由于在热力学、钢水的渣成分,以及炼钢的工艺过程之间相互作用的理解加深所导致的,使得能够控制夹杂和工艺过程来优化钢的特性,尽管这样,仍然有一些重要问题必须要解决,要不断改善夹杂控制和优化过程。
1 介绍直到五十年前人们开始普遍重视研究非金属夹杂物(NMIs),认为钢中的夹杂来源于耐材的侵蚀和各种保护渣和顶渣的卷入。
虽然在那个时代夹杂物研究已经是一个重要的课题,但是对钢中夹杂作用还没有像今天这样普及。
由于夹杂在钢的基体中是非金属相,很多物理冶金学家关注的焦点不在这里,大多数研究重点在于理解金属的行为和相变过程。
当钢要求具有挑战性的性能时和更加恶劣条件服役时,钢基体中的非金属夹杂物的类型、尺寸和分布就与性能构成明确的相关关系,了解夹杂的这些特性行为就变的极为重要,导致了钢铁产品的冶炼和加工过程中深入地开展研究夹杂的起源、特性和行为。
对非金属夹杂物的控制和定量分析进行大量地改进工作,同时对夹杂物对金属材料性能的影响也进行大量的调研工作。
控制夹杂从上世纪80年代开始进行,以此来改善钢的性能,已经成为冶炼中最重要的一环,夹杂物冶金控制工程由文献[1]描述。
夹杂物控制工程开始做所希望的夹杂特性,然后,通过热力学和适当的工艺设计和生产的钢材达到所希望的夹杂占其主导地位。
钢中夹杂物控制
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底吹转炉钢中高熔点夹杂物的形成与控制策略
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底吹转炉钢中高熔点夹杂物的形成与控制策略随着钢铁工业的发展,钢材的质量要求也越来越高。
高熔点夹杂物的形成对钢材的质量有着重要的影响,因此控制高熔点夹杂物的形成成为了钢铁生产过程中的一项重要任务。
本文将探讨底吹转炉钢中高熔点夹杂物的形成原因以及相应的控制策略。
首先,我们来了解一下高熔点夹杂物的定义和形成原因。
高熔点夹杂物主要是指在钢液中存在的硫化物和氧化物等熔点较高的夹杂物。
这些夹杂物会降低钢的塑性和韧性,对钢材的使用性能产生不利影响。
高熔点夹杂物的形成原因主要包括以下几个方面:1. 原料质量:底吹转炉生产钢材时,原料中的硫、氧等杂质含量较高,容易形成高熔点夹杂物。
2. 过程控制:过高的冶炼温度和过长的炉内停留时间会促使高熔点夹杂物的形成。
3. 吹氧工艺:底吹转炉的吹氧工艺是形成高熔点夹杂物的主要原因之一。
过高的氧含量和过强的氧吹风会导致钢液中氧与硫结合形成硫化物,从而形成高熔点夹杂物。
了解了高熔点夹杂物的形成原因后,接下来我们来探讨一些常用的控制策略:1. 优化原料选择:选择质量好、含杂质少的原料,在一定程度上能降低高熔点夹杂物的形成。
2. 加强原料预处理:采取合适的钢水净化工艺,如热处理、真空处理、氧化物还原等,可以有效降低原料中的夹杂物含量。
3. 控制冶炼温度和时间:合理控制冶炼温度和时间,避免过高的温度和过长的停留时间,减少高熔点夹杂物的形成。
4. 合理调整吹氧工艺:减少氧吹风量,降低吹氧强度,可以减少钢液中氧与硫结合形成硫化物的可能性。
5. 加强后续处理:通过加热、轧制、淬火等后续处理工艺,可以进一步提高钢材的质量,减少高熔点夹杂物的含量。
除了以上控制策略,还有一些其他的方法也可以用于控制高熔点夹杂物的形成,如添加合适的脱氧剂、选择合适的保护气体等。
总之,底吹转炉钢中高熔点夹杂物的形成与控制是一个复杂的问题,需要在原料选择、预处理、冶炼工艺以及后续处理等方面进行全面考虑。
在实际生产中,钢铁企业可以根据自身条件和实际需求,结合以上提到的控制策略,制定合理的操作方案,不断优化生产工艺,提高钢材的质量。
降低精炼钢钢中夹杂物的研究
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降低精炼钢钢中夹杂物的研究钢材作为重要的工业原材料,在现代社会中广泛应用于所有工业制品中,具有重要的经济价值,而钢铁精炼过程中的夹杂物是一大挑战,因此研究降低钢铁精炼中的夹杂物具有重要的意义。
钢铁精炼的最基本的原理是利用高温下的化学反应来把有害夹杂物从原始钢中分离出来,当原始钢中含有较多有害夹杂物时,这种原理越显得重要。
在精炼过程中,有害夹杂物会因温度的升高而分解,有害夹杂物中的氧化物会与钢中的碳形成气体,形成汽油状的热量,从而改善精炼的效果。
为了提高精炼的效果,则需要在精炼过程中增加添加剂,其有效成分能够使有害夹杂物完全分解,当添加剂的处理效果好时,可以有效减少钢中有害夹杂物的含量。
控制钢铁精炼中夹杂物的含量也需要采取一定的技术措施。
首先,要确保原材料中含量有害夹杂物的控制,以减少精炼过程中有害夹杂物的形成量。
其次,要在精炼过程中正确使用添加剂,有效分解有害夹杂物,以达到降低有害夹杂物含量的目的。
最后,应采用高新技术,提高钢铁精炼设备的工作效率,从而有效降低夹杂物含量。
从目前的研究结果看,要有效降低钢铁精炼中的有害夹杂物含量,既要确保原材料中有害夹杂物的控制,又要采取相应的技术措施,如合理添加添加剂、采用高科技精炼设备等,以保证精炼的质量。
同时,部分研究机构还对精炼添加剂等进行了研究,发展出一种新型添加剂,可以在较低温下降低钢中有害夹杂物含量,从而降低生产成本,提升产品质量。
以上就是关于降低精炼钢钢中夹杂物的研究的简要介绍。
钢铁精炼的夹杂物的控制对于钢的质量有着重要的作用,它不仅直接影响终端产品的质量,而且也会影响钢铁生产的费用。
因此,如何有效地降低钢铁精炼中夹杂物含量,在维护钢铁产品质量的方面显得尤为重要。
经过科学研究发现,精炼过程中以及原料夹杂物控制能够有效降低夹杂物含量,通过改进精炼设备以及优化添加剂,能够有效提升钢材的质量。
而且,添加剂也是重要的一环,不同的添加剂有不同的效果,应根据不同的情况来选择合适的添加剂,从而最大限度地降低钢铁精炼过程中夹杂物的含量。
底吹转炉钢中固相夹杂物的形成机制与控制技术
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底吹转炉钢中固相夹杂物的形成机制与控制技术近年来,底吹转炉钢生产技术在钢铁行业中得到了广泛应用。
然而,在底吹转炉钢制造过程中,固相夹杂物的形成成为了制约钢材质量的重要因素。
固相夹杂物会降低钢材的力学性能和塑性,因此了解其形成机制并采取相应的控制技术是十分必要的。
底吹转炉钢的生产过程中,固相夹杂物主要来自两个途径:原料中的夹杂物和炉渣中的夹杂物。
原料中的夹杂物主要包括转炉渣中的砂土、鳞片铁和石墨等,它们在转炉渣中难以完全熔化,被带入到钢水中。
而炉渣中的夹杂物则是由于炉渣的成分不完全均匀,导致其中某些化合物的析出或者被带入到钢水中。
因此,控制原料中的夹杂物和炉渣中的夹杂物是控制固相夹杂物形成的重要手段。
了解固相夹杂物的形成机制对于制定控制技术具有重要意义。
目前,固相夹杂物主要包括硫化物、氧化物、碳化物和氮化物等。
硫化物主要来自于原料中的硫化物,在转炉过程中由于高温和高浓度的硫化气体的作用,形成硫化物。
氧化物主要来自原料中的含氧化物,在转炉内氧化反应导致其生成。
而碳化物和氮化物则主要来自于转炉中的碳和氮,当温度足够高时,碳可以与其他元素反应形成碳化物,氮可以与其他元素反应形成氮化物。
控制底吹转炉钢中固相夹杂物的技术主要包括以下几方面。
首先,合理选择原料。
选择优质的原料可以降低固相夹杂物的含量,提高钢材的质量。
其次,控制转炉操作过程中的气氛,尤其是控制硫化气体和氧气的浓度。
适当增加炉渣的碱度可以减少氧化物的生成,控制硫化物的形成。
此外,增加转炉中的石灰石和氧化铁等添加剂,可以促使夹杂物在转炉渣中固定,减少其带入钢水中的机会。
最后,合理调整转炉操作的工艺参数,例如降低钢液温度和增加湍流程度,有利于减少固相夹杂物的形成。
除了上述技术,还有一些辅助手段可以对固相夹杂物进行控制。
例如,通过在底吹转炉钢制造过程中增加磁场的作用,可以改变钢液中的流动特性,减少固相夹杂物的形成。
此外,利用特殊的包覆剂可以减少夹杂物的生成,并且将夹杂物分散在钢液中,减小其对钢材性能的影响。
20钢内部夹杂物来源及控制
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$ 减少夹杂物的措施
)#$ 采用全程保护浇注,减少二次氧化。钢包挂接长水口,减少钢流对中间包钢液面的冲击作用。增加钢 包自动开浇成功率,减少钢包注流的裸露时间。如果“烧眼”引流,要求安装长水口时快捷。中减少了二次氧化的几率,铸坯内部夹杂物 明显降低。 )#! 增加中间包液面深度,保证稳定的拉速和生产节奏,上钢要及时,提高钢包自动开浇率。在多炉连浇过 程中,当中间包内渣层较厚时,实施放渣操作,将多炉连浇积累下的渣子从溢流槽放出,避免渣子被卷入结晶
!!0
器内,不能及时上浮产生夹杂。 !"! 选用与高效连铸及钢种相适应的保护渣
根据生产#$钢及小方坯高速连铸技术上的特点,选用的保护渣应具有低黏度、低熔点、高熔化速度和良 好的吸附夹杂物的性能,拉速变化较大时能保持有足够的消耗量,具有适当的熔渣层厚度,防止拉速高时熔 渣供应不足,保证熔渣厚度不变,使坯壳的润滑得到保证,连铸顺利拉坯并获得优良的连铸坯。 !"% 采用优质的耐火材料
熔融石英侵入式水口使用过程中融蚀速度较快,融蚀形成渣地剥落,有些渣滴留在钢中形成外来夹杂。 !#) 中间包熔池深度不够
高效连铸以后,由于拉速增加,每包钢水的浇注时间缩短,炉机生产节奏不一至,钢水经常来晚。同时钢 包自动开浇率较低烧眼时间长,造成换钢包浇注时,钢液面处于或低于临界值,并产生涡流将渣子卷入结晶 器,形成夹杂物残留于钢中。 !#% 保护渣性能
连铸过程中夹杂物来源分内生夹杂物(脱氧产物)和外来夹杂(保护渣卷入,耐火材料熔损卷入等)。 !#$ 二次氧化产物
底吹转炉钢中液相夹杂物的形成机理与控制方案
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底吹转炉钢中液相夹杂物的形成机理与控制方案概述:底吹转炉是一种常用的钢铁冶炼设备,用于生产高品质的钢材。
然而,在底吹转炉生产过程中,钢中的液相夹杂物(如硫化物、氧化物等)的形成是一个常见的问题。
这些夹杂物会对钢的性能产生负面影响,因此了解液相夹杂物的形成机理以及控制方案对于提高钢的质量至关重要。
一、液相夹杂物的形成机理1. 成分:液相夹杂物的成分多种多样,其中包括硫化物、氧化物、碳化物、氮化物等。
这些夹杂物的形成主要与原料、炉料中的杂质以及底吹转炉操作参数有关。
2. 吸附和浮力:液相夹杂物的形成机理主要包括吸附和浮力两个方面。
原料和炉料中的杂质元素(如硫、氧、碳等)在钢液中会被吸附到夹杂物表面,形成液相夹杂物。
另一方面,炉底的浸没情况和钢液的流动状态会影响夹杂物的浮力,进而影响夹杂物的分布和浓度。
3. 变质作用:液相夹杂物的形成还与一些变质作用有关。
例如,底吹转炉中的氧化作用会导致氧化物的生成,而硫的存在会促进硫化物的形成。
此外,一些合金元素的加入也会影响液相夹杂物的形成机制。
二、控制液相夹杂物的方案1. 原料净化:为了控制液相夹杂物的形成,可以从原料净化入手。
采用高质量的生铁、废钢和合金元素,控制其中的杂质含量,可以有效减少液相夹杂物的形成。
2. 炉料配制:合理的炉料配制有助于控制液相夹杂物。
通过选择合适的炉料化学成分,控制硫、氧等元素的含量,可以减少夹杂物的生成。
3. 操作参数控制:底吹转炉的操作参数对于液相夹杂物的形成也起着重要的作用。
通过调整炉压、炉料粒度、渣化特性等操作参数,可以控制钢液的流动状态,降低夹杂物的生成。
4. 渣化控制:合理的渣化控制能够减少液相夹杂物的形成。
通过选择适当的渣剂和合理的渣化方式,提高渣中的还原性和脱硫能力,可以减少夹杂物与渣中元素的反应,从而减少夹杂物的形成。
5. 合金元素的加入:合适的合金元素的加入可以改善钢液的质量,并减少液相夹杂物的形成。
例如,加入硅、钙等元素可以提高夹杂物与钢液之间的界面能,减少夹杂物的生成。
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钢中夹杂物控制原理 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-钢中夹杂物控制原理钢中氧的存在形式T[O]=[O]溶+[O]夹(1)转炉吹炼终点:[O]夹=>0,T[O]→[O]溶=200~1000ppm[O]溶决定于:l 钢中[C],转炉吹炼终点钢中[C]与a[O] 关系如图 l 渣中(FeO);l 钢水温度。
1 顶底复吹转炉炉龄C–Fe的选择性氧化平衡点根据式 [C] + [O] = {CO} (1) lg (Pco/ac* [%O])= 1149/T–2.002以及反应 [Fe] + [O] = (FeO) (2) lg aFeo/[%O] = 6317/T – 2.739得到反应(FeO)+ [C] = [Fe] + {CO} (3) lg (Pco/ac* aFeo)= –5170/T+4.736 结论钢液中C-Fe的选择性氧化平衡点为[C]=0.035%,也就是说终点[C] < 0.035%时,钢水的过氧化比较严重。
图1-1的统计数据也说明了这点。
同时由式(1)可以求出此时熔池中的平衡氧含量为740ppm。
理论分析1)终点时钢水的当终点[C]在0.02~0.04Ⅰ)有些2)温度对氧含量的影响20040060080010001200140016001800160016201640166016801700172017401760终点温度(℃)终点氧含量(p p m )在终点[C] = 0.025~0.04%时,终点氧含量虽然较分散,但总的趋势是随着终点温度的升高,终点氧基本呈上升趋势。
渣中(FeO+MnO )增加,终点[O]有增加趋势;图1-3<2500炉终点C-O关系图1-4 2500~5000炉终点C-O关系钢中夹杂物控制原理(2)钢包脱氧合金化+精炼后:[O]溶=>0 T[O]=[O]夹Al-K钢:[Al]S=0.02-0.05%,[O]溶=4-8ppm(图2)如在连铸坯中测定T[O]=20ppm,说明除[O]溶外,氧化物夹杂[O]夹为12-18ppm,说明钢中很干净。
Si-K 钢:用Si、Mn脱氧平衡[O]溶含量如图3。
仅用Si、Mn脱氧钢中[O]溶为40~60ppm,在结晶器内凝固时铸坯易产生皮下气孔。
图2钢中[Al]S与[O]溶关系人们预测2000年后生产超洁净钢,钢中T[O]要达到5ppm 水平,T[O]=[O]溶+[O]夹杂解决途径: 生产“零夹杂物”钢:[O]夹杂→0,即钢中夹杂物完全去除;进一步降低[O]溶对于Al-K 钢,炉外精炼改变Al-O 热力学平衡,Al2O3溶于渣中可使熔渣中Al2O3活度达到0.001,与[Al]S 相平衡的[O]溶<1ppm 。
(效果有限)对于Si-K 钢,炉外精炼控制炉渣组成,使SiO2溶于铝酸钙渣中,降低aSiO2,可使钢中[O]溶降到与Al-K 钢水平。
(可行)根据各类物的形态和分布,把中的夹杂物分为四个基本类型A 类——硫化物类型图3 Deoxidation equilibria with Si/Mn for the deoxidationproduct saturated with Al 2O 3B类——氧化铝类型C类——硅酸盐类型D类——球状氧化物类型A类夹杂物属塑性夹杂物,经锻轧加工以后沿加工方向变形,成纺锤状。
随着夹杂物的化学成分的不同,通常在明视场下呈浅灰色、蓝灰色或亮黄色;在暗场下呈不透明或弱透明。
B类夹杂物脆且容易断裂,其在经轧制加工后沿加工方向排列成链状。
在明视场下多呈暗灰色,少数不常见的氧化物也呈亮灰色。
在暗视场下多位不透明,少数呈透明的。
C类夹杂物有易变形和不易变形的两种。
易变形的硅酸盐夹杂与硫化物相似,沿加工方向延伸呈线段状,在明视场下呈暗灰色,在暗视场下透明。
铁硅酸盐(2Fe•SiO2)、硅锰酸盐(2MnO•SiO2)、锰偏硅酸盐(MnO•SiO2)都属于易变形硅酸盐。
不易变形的硅酸盐夹杂物,以氧化物相似,沿加工方向呈颗粒状分布。
铝硅酸盐(Al2O3•SiO2)、钙硅酸盐(CaO•SiO2)等属于不易变形硅酸盐。
D类夹杂物为氧化物或硅酸盐,这种夹杂物精加工后是不变形的,仍以点球状存在。
B类夹杂物使钢材表面质量和性能恶化。
为了克服这一缺点,必须减少这类夹杂物的数量并且改变氧化物的性质,以降低甚至消除其危害。
由以上分析可知,要降低钢中T[O],就是要减少钢中夹杂物,降低[O]夹,降低[O]夹其方法是:1)去除脱氧产物它决定于:夹杂物形成;夹杂物传输到钢/渣界面;渣相吸附夹杂物。
方法:控制脱氧产物+炉外精炼+搅拌→T[O]=20~40ppm就脱氧而言,分三种情况:硅镇静钢(用硅+锰脱氧)硅-铝镇静钢(Si+Mn+少量Al脱氧)铝镇静钢(用过剩Al脱氧[Al]s>0.01%)a)用Si+Mn脱氧如图4所示:形成的脱氧产物有:纯SiO2(固体);MnO·SiO2(液体);MnO·FeO(固溶体)。
图4 FeO-MnO-SiO2三元相图硅镇静钢用Si+Mn脱氧,形成的脱氧产物一般有纯SiO2(固体),MnO•SiO2(液体),MnO•FeO(固溶体)。
Mn/Si低时形成SiO2夹杂会导致水口堵塞;Mn/Si高时生成典型的液态MnO•SiO2,夹杂物容易上浮。
因此因调整钢成分,保持Mn/Si>2.5。
但与Mn、Si平衡的[O]溶较高,当钢水浇入结晶器时会产生皮下针孔,同时MnO•SiO2会污染钢水。
为此在LF精炼采用白渣操作+Ar搅拌,钢渣精炼扩散脱氧即能把钢水中[O]溶降到<20ppm的最佳范围,也能有效脱硫,降到0.01%以下。
2)用Si+Mn+Al脱氧用Si+Mn+少量Al脱氧可防止Si+Mn脱氧中极易产生的皮下针孔,其可能的脱氧产物有蔷薇辉石(2MnO•2Al2O3•5SiO2),锰铝榴石(3MnO•Al2O3•3SiO2)和纯Al2O3(Al2O3>25%)。
其中锰铝榴石区域夹杂物熔点低,球形易上浮;可塑性及变形性好且不堵水口;脱氧良好不生成气孔。
夹杂物中Al2O3含量控制当其中Al2O3超过25%时,Al2O3将析出;若Al2O3含量低于10%,SiO2将析出,两者均为不变形相。
为了控制Al2O3含量以形成20%的Al2O3锰铝榴石夹杂物,必须与渣系中的Al2O3联系起来,通过调整渣的组成防止渣中Al2O3过高导致锰铝榴石中Al2O3析出来平衡钢水中的夹杂物成分。
最有效的方法是采用Ca(CaO粉剂)及钙硅石处理,不仅可以控制夹杂物中Al2O3含量而且可将锰铝榴石夹杂转变为热轧时可变形的非晶体假硅石灰。
在钢中Si=0.2%,Mn=0.4%,温度为1550℃条件下,要把夹杂物成分控制在相图中的阴影区,则必须钢中[Al]S<=0.006%(图6),若钢中[Al]s≤0.006%,则钢中[O]<20ppm,生成锰铝榴石而无Al2O3析出,钢水可浇性好,不堵水口,铸坯又不产生皮下气孔。
图5 MnO-SiO2- Al2O3相图图6 钢中〔Al〕与〔O〕关系※3)用过剩铝脱氧对于低碳细晶粒钢,要求钢中酸溶铝不低于0.01%;对于低碳铝镇静钢,为改善薄板深冲性能,要求钢中酸溶铝为0.02~0.05%;为此要求用过剩铝脱氧,其脱氧产物全部为Al2O3Al2O3熔点高(2050℃),钢水中呈固态;可浇性差,堵水口;Al2O3可塑性差,不变形,影响钢材性能。
为此采用钙处理来改变Al2O3形态图4 纯铁脱氧期间形成的枝晶状和点簇状Al2O3夹杂(左图)和珊瑚状Al2O3夹杂(右图)图5 低碳钢Al脱氧期间的点簇状Al2O3图6 低碳铝镇静钢脱氧过程中形成的Al2O3夹杂(左:花盘型Al2O3;右:小多面体颗粒的聚集)点簇状氧化铝夹杂来自脱氧或二次氧化,如图5所示,为铝脱氧钢中的典型存在形式。
由于具有较高的界面能,氧化铝夹杂容易通过碰撞、聚集形成三维点簇状。
点簇状夹杂内每个单体直径约为1~5微米。
在与其他颗粒碰撞、分离或聚集之前,这些单体可能是花盘型或多面体型夹杂物,如图6所示。
簇状Al2O3夹杂物的形貌块状Al2O3夹杂物的形貌钙处理(喂Si-Ca线或Ca线,改变Al2O3形态);[Al]s较低,钙处理生成低熔点2CaO·Al2O3·SiO2(图7);[Al]s较高,钙处理保持合适Ca/Al比,最好能形成12CaO·7Al2O3(图8和9)。
对于Al-K钢,钙处理后:解决了可浇性,不堵水口;夹杂物易上浮去除。
改变夹杂物形态,改善钢性能就夹杂物传输到钢/渣界面而言,它决定于:夹杂物尺寸:夹杂物的形核,长大速率。
形核约15nm,在炼钢条件下很快长大到1~5μm;液体流动,搅拌,夹杂物碰撞、聚合,尺寸5~200μm;夹杂物性质:液态或固态;夹杂物上浮:静止溶池还是搅拌溶池。
共焦扫描激光显微镜观察到的钢水表面Al2O3夹杂物形成点簇状的过程夹杂物聚集借助于表面张力,固态夹杂物的聚集能够出现在任何界面上,包括在耐火材料表面上和气泡表面上。
Al2O3与钢水的接触角较大(134~146°),促使这类夹杂物为减少与钢液的接触而自发的粘附在耐火材料上。
1530°C的高温可以使得Al2O3出现烧结相。
较大的接触角和较大的夹杂物尺寸有利于夹杂物聚集(图18)。
由于碰撞与集聚,随着时间和温度的增加,夹杂物趋向长大。
就渣相吸附夹杂而言钢/渣界面能:●夹杂物溶于渣相。
液体夹杂完全溶解于渣相,而固体夹杂在渣中是有限溶解,决定于渣成分、温度和渣量。
2)防止浇注过程钢水再污染,它决定于:●钢水二次氧化;●钢水与环境(渣、包衬、水口)相互作用;●渣相乳化(紊流、涡流);●非稳定态浇注。
连铸坯中夹杂物来源1)内生夹杂物:主要是脱氧产物,其特点是:●[O]溶↑,脱氧产物增加;●夹杂物尺寸细小<20μm;●在钢包精炼搅拌,大部分85%夹杂物上浮;●一般来说,对产品质量不构成大的危害;●钢成分和温度变化时有新的夹杂物沉淀(<5μm)。
在连铸坯中常见的内生夹杂(endogenesis-inclusions):铝镇静钢(Al-K): Al2O3硅镇静钢(Si-K):硅酸锰(MnO·SiO2)或MnO·SiO2·Al2O3钙处理Al-K钢:铝酸钙钛处理Al-K钢: Al2O3,TiO2,TiN镁处理Al-K钢:铝酸镁所有钢: MnS(凝固时形成,以氧化物夹杂形核)钢水冷却和凝固过程中产生的沉淀析出夹杂物在冷却期间,液态钢水中溶解氧、氮、硫的浓度变大,同时这些元素的溶解度减小。
这样造成氧化铝、硅、氮化铝和硫化物的沉淀析出。